便携式植物光合速率检测仪及其方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式植物光合速率检测仪及其方法，涉及植物生理机能检测领域。本检测仪包括叶片（00），设置有叶室（10）、差分气路单元（20）、电源（30）、传感器阵列（40）和微控制平台（50）；叶片（00）置于叶室（10）内，叶室（10）和差分气路单元（20）连通，在差分气路单元（20）的测量室（23）内设置有传感器阵列（40），传感器阵列（40）和微控制平台（50）连接；电源（30）给传感器阵列（40）和微控制平台（50）提供能源。与现有技术相比，本发明专利技术具有下列优点和积极效果：①可以快速、精确和实时地测定植株在不同的CO

【技术实现步骤摘要】
便携式植物光合速率检测仪及其方法
本专利技术涉及植物生理机能检测领域，尤其涉及一种便携式植物光合速率检测仪及其方法。
技术介绍
光合作用是绿色植物生长发育的一种重要特征，测量植物的光合速率是判断植物生理特征的一项重要指标，植物的光合速率可以作为判断植物适宜的生活环境的一项数据。植物进行光合作用时，从环境中吸收CO2和水，生成碳水化合物并释放氧气。在植物进行光合作用时，环境中的光照强度和CO2浓度是影响植物光合速率的主要因素，还有环境的温湿度也会影响植物的光合速率。传统的测量植物的光合速率的方法有：1、改良半叶法，该方法须将叶片与植株分离，然后测量，操作复杂，实验误差大，而且无法实时测量植物的光合速率。2、气体体积变化法，这种方法只能测量一些小型植株，适用范围有限。3、红外CO2分析法，这种方法受到测量场地影响，无法测量户外植株的光合速率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种便携式植物光合速率检测仪及其方法，可以快速、精确和实时地测定植株在不同的CO2浓度、光照强度和温湿度的环境条件下的光合速率。本专利技术的目的是这样实现的：本检测仪包括叶片，设置有叶室、差分气路单元、电源、传感器阵列和微控制平台；被测叶片置于叶室内，叶室和差分气路单元连通，在差分气路单元的测量室内设置有传感器阵列，传感器阵列和微控制平台连接；电源给传感器阵列和微控制平台提供能源。与现有技术相比，本专利技术具有下列优点和积极效果：①可以快速、精确和实时地测定植株在不同的CO2浓度、光照强度和温湿度的环境条件下的光合速率；②结构轻巧，携带方便，适用范围广；③支持户外使用。附图说明图1是本检测仪的结构示意图；图2是叶室的结构示意图。图中：00—叶片；10—叶室，1A—上叶室，1B—下叶室，1C—螺杆，11—进气口，12—出气口；20—差分气路单元，21—第1三通电磁阀，22—第2三通电磁阀，23—测量室，24—气泵；30—电源；40—传感器阵列，41—CO2传感器，42—温湿度传感器，43—气体流速传感器，44—气体压强传感器；50—微控制平台，51—ADC采样模块，52—泵速调控板，53—无线发射模块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。一、检测仪1、总体如图1，本专利技术包括被测对象——叶片00，设置有叶室10、差分气路单元20、电源30、传感器阵列40和微控制平台50；被测叶片00置于叶室10内，叶室10和差分气路单元20连通，在差分气路单元20的测量室23内设置有传感器阵列40，传感器阵列40和微控制平台50连接；电源30给传感器阵列40和微控制平台50提供能源。2、功能部件0）叶片001）叶室10如图2，叶室10包括依次连接的上叶室1A、下叶室1B和螺杆1C，上叶室1A设有进气口11和出气口12，在上叶室1A的玻璃片上画有均匀网格，用来测量被测植株叶片过小而无法填满整个叶室时的叶片面积，每一小格面积为1mm2,网格总面积为900mm2；下叶室1B与螺杆1C连接，通过旋转螺杆1C来控制下叶室1A上下移动，在上、下叶室1A、1B的接触部分贴有橡皮垫用来优化叶室10气密性和保护被测植株叶片00被夹时不会破损。叶室10还设置有控制手柄，通过控制手柄控制叶室10的开合。2）差分气路单元20如图1，差分气路单元20包括第1三通电磁阀21、第2三通电磁阀22、测量室23和气泵24；互为连通的第1三通电磁阀21和第2三通电磁阀22分别连接叶室10的进气口11和出气口12，第2三通电磁阀22、测量室23和气泵24依次连通；在测量室23中设置传感器阵列40。3）电源30如图1，电源30为大容量锂离子可充电池，输入电压为12.6VDC，输出电压为12.6～10.8VDC，容量6800mAh。4）传感器阵列40如图1，传感器阵列40包括CO2传感器41、温湿度传感器42、气体流速传感器43和气体压强传感器44。（1）CO2传感器41为通用的传感器，测量CO2的浓度。（2）温湿度传感器42为通用的传感器，测量温湿度。（3）气体流速传感器43为通用的传感器，测量气体流速。（4）气体压强传感器44为通用的传感器，测量气体压强。5）微控制平台50如图1，微控制平台50选用MSP430F149作为CPU，来处理数据和控制其他模块；内嵌有ADC采样模块51、泵速调控板52和无线发射模块53。接收经过ADC采样模块51处理的数字信号，控制泵速调控板52使气泵24工作，将数据传送至无线发射模块53。3、工作机理通过传感器阵列中的CO2传感器、气体流速传感器、大气压强传感器和温湿度传感器与ADC采样模块相连，将检测叶室内的CO2浓度、空气流速、大气压强和温湿度转化为电信号，然后通过AD模数转换，将电信号转化为微控制平台可识别的数字信号，微控制平台对数字信号进行分析处理，进而控制气泵工作，并用蓝牙无线发射模块将数据发送到智能移动设备上生成植物光合速率曲线图。二、检测方法①对检测系统初始化：Ⅰ、开启电源30，让各模块正常工作；Ⅱ、设置第1三通电磁阀21的端口a、b和第2三通电磁阀22的端口e、d导通，使气流在气路中按照虚线箭头方向流动，即使气流按第1三通电磁阀21、第2三通电磁阀22、测量室23和气泵24依次连接的方向流动；Ⅲ、使传感器阵列40正常工作，并将各传感器的检测数据传入微控制平台40，微控制平台40根据大气压强传感器43和气体流速传感器42检测的数据，来调控气泵24工作，控制差分气路单元20内气体流速；Ⅳ、CO2传感器41测得数据经过卡尔曼算法滤波处理和ADC采样模块51数模转换，通过蓝牙无线发射模块53上传至智能移动设备上，若测得CO2浓度随时间基本不变，即系统初始化完成；②系统初始化完成之后，开始检测被测植株的光合速率，包括以下几个步骤：ⅰ、按下叶室10开合控制手柄按钮，夹紧叶片00，若叶片00接触面积太小无法填满整个叶室10，则数出叶室10中叶片所占的上叶室1A玻璃片上的小网格格数，每一个小网格面积为1mm2，估算出叶片00的面积，若叶片00可以填满整个叶室10，则叶片00面积可视为整个叶室面积1600mm2；ⅱ、设置第1三通电磁阀21的端口a、c导通，端口b关闭，第2三通电磁阀22的端口d、f导通，端口e关闭，使气流在气路中按照实线线箭头方向流动，即使气流按第1三通电磁阀21、叶室10、第2三通电磁阀22、测量室23和气泵24依次连接的方向流动；ⅲ、保持测量一段时间，打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式植物光合速率检测仪，包括叶片（00），其特征在于：/n设置有叶室（10）、差分气路单元（20）、电源（30）、传感器阵列（40）和微控制平台（50）；/n叶片（00）置于叶室（10）内，叶室（10）和差分气路单元（20）连通，在差分气路单元（20）的测量室（23）内设置有传感器阵列（40），传感器阵列（40）和微控制平台（50）连接；/n电源（30）给传感器阵列（40）和微控制平台（50）提供能源。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式植物光合速率检测仪，包括叶片（00），其特征在于：
设置有叶室（10）、差分气路单元（20）、电源（30）、传感器阵列（40）和微控制平台（50）；
叶片（00）置于叶室（10）内，叶室（10）和差分气路单元（20）连通，在差分气路单元（20）的测量室（23）内设置有传感器阵列（40），传感器阵列（40）和微控制平台（50）连接；
电源（30）给传感器阵列（40）和微控制平台（50）提供能源。


2.按权利要求1所述的便携式植物光合速率检测仪，其特征在于：
所述的叶室（10）包括上叶室（1A）、下叶室（1B）和螺杆（1C），上叶室（1A）设有进气口（11）和出气口（12），在上叶室（1A）玻璃片上画有均匀网格，用来测量被测植株叶片过小而无法填满整个叶室时的叶片面积，每一小格面积为1mm2,网格总面积为900mm2；下叶室（1B）与螺杆（1C）连接，通过旋转螺杆（1C）来控制下叶室（1A）上下移动，在上、下（1A、1B）叶室接触部分贴有橡皮垫用来优化叶室气密性和保护被测植株叶片（00）被夹时不会破损；
叶室（10）还设置有控制手柄，通过控制手柄控制叶室10的开合。


3.按权利要求1所述的便携式植物光合速率检测仪，其特征在于：
所述的差分气路单元（20）包括第1三通电磁阀（21）、第2三通电磁阀（22）、测量室（23）和气泵（24）；
互为连通的第1三通电磁阀（21）和第2三通电磁阀（22）分别连接叶室（10）的进气口（11）和出气口（12），第2三通电磁阀（22）、测量室（23）和气泵（24）依次连通；
在测量室（23）中设置传感器阵列（40）。


4.按权利要求1所述的便携式植物光合速率检测仪，其特征在于：
所述的电源（30）为大容量锂离子可充电池，输入电压为12.6VDC，输出电压为12.6～10.8VDC，容量6800mAh。


5.按权利要求1所述的便携式植物光合速率检测仪，其特征在于：
所述的传感器阵列（40）包括CO2传感器（41）、温湿度传感器（42）、气体流速传感器（43）和气体压强传感器（44）。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨春勇，刘剑，邓芳，侯金，陈少平，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42